第九章-问题解决PPT课件

.,1,第九章问题解决,.,2,主要内容,第一节问题与问题解决的概述第二节问题解决过程第三节问题解决的策略第四节问题解决的计算机模拟,.,3,小王，你今年多少岁啦？张三，你是哪里人？你小学是在哪里上的呀？,我们能很快地从记忆中提取答案,.,4,双绳问题,想象你就是这个站在房子中间的人，房顶上吊着两根绳子。你的目标是把两根绳子系在一起，但是两根绳子都不够长，你抓住任意一根绳子的时候都无法接触并抓住另一根绳子。但是有几把刷子、一桶颜料和一块很重的防水油布你可以利用。你将如何把两根绳子系在一起？,.,5,怎样的问题才能称为问题？,如果我们能很快地从记忆中提取答案，那么我们面临的并不是问题。只有当我们不能提取出直接的答案时，才能称之为需要解决的问题。,.,6,一、问题,1.问题含义：指在给定的信息和目标状态之间有某些障碍需要加以克服的情境。2、基本成分：起始状态：也称给定，就是一组已知的关于问题条件的描述。目标状态：关于构成问题结论的描述，即问题要求的答案。障碍：正确的解决方法不是直接显而易见的，必须间接通过一定的思维活动才能找到答案，达到目标状态。,.,7,3.问题类型结构良好的问题和结构不良的问题结构良好的问题（well-structuredproblem），即那些有明确解决方法的问题。指对问题的起始状态和目标状态都作了明确规定，并最终会有一个正确答案的问题一般有三种类型：归类结构问题、转换问题、重新排列问题,.,8,归纳结构问题给予几个成分，而问题解决者必须发现隐含在这些成分中的结构形式。如类推问题，系列延续问题，例如12834656？等,.,9,转换问题给予一个最初的状态，要求问题解决者必须发现一系列达到目标状态的操作如著名的河内塔问题,.,10,排列问题给予所需的成分，要求问题解决者必须以一定的方式排列它们，以达到规定的目标状态。如著名的密码算题：有10个不同的字母，分别代表从0到9的一个数，已知D5，要求找出每个字母所代表的数，并使算式得以成立。,.,11,3.问题类型结构良好的问题和结构不良的问题结构不良问题（ill-structuredproblem），即那些没有明确解决方法的问题。指问题的初始状态或目标状态以及可能的认知操作都不清楚，或没有明确说明，使问题具有不确定性特点是，对问题空间并未作出详细说明，而且还可能还没有“正确”的答案，即仅具有含糊的目标状态。,.,12,研究是一个什么样的问题？研究是一个结构不良问题，而不是一个结构良好的问题。,.,13,3.问题类型结构不良的问题研究发现，面对这类问题常常导致失败的原因有三：所用的解决方法本身就不清楚，具有含糊性在解决这种问题时，个体经常愿意采用可用的方法而不去追求更好的办法，即仅满足于满意，而不期望最优个体受到自己的信念、表征或动机的影响，而这些心理活动可能本身就不正确,.,14,3、问题类型定义明确的问题和定义不明确的问题问题本身提供了解决问题所需要的全部信息，这样的问题就是“定义明确”（well-definedproblem）的问题。目标中隐含着清楚的判断标准。例如：象棋目标状态或初始状态或两者有时只有部分论述，这种缺乏某种成分的问题被认为是定义不明确的问题（ill-definedproblem）。例如：什么是一个人的成功？,.,15,二、问题解决,1.问题解决含义：认知心理学认为，问题解决是一种以目标为定向的搜寻问题空间的认知过程。2.问题解决的特点问题情境性：使人感到无法解决的情境目标指向性：自觉的行为，具有明确的目的性认知操作性：运用高级规则、进行信息重组（不是已有知识和经验简单的再现）“日落香残，洗却凡心一点”打一字,.,16,3、问题解决的理论试误说问题解决过程首先要通过一系列的盲目的操作，不断地尝试错误，发现一种问题解决的方法，即形成刺激情景与反应的联络，然后再不断重复巩固这种联结，直到能立即解决问题,.,17,顿悟说认为人遇到问题时，会重组问题情景的当前结构，以弥补问题的缺口，达到新的完形，从而联想起一种可行的解决方案。这一过程的突出特点是顿悟，即对问题情景的突然领悟。这类问题需要问题解决者以新颖的方法进行思考，而这种思考方法并不能从问题的表征方式中显而易见地看出来。,.,18,下图是用16根火柴棍儿摆出的5个正方形。移动其中的3个火柴棍儿形成4个正方形。,.,19,认知观点认为，问题解决是信息加工系统对信息的加工，把最初的信息转换成目标状态的信息。就是把问题划分成诸成分，从记忆中激活旧有的信息，或寻找新的信息。如果失败了，就可能退回到最初的问题，另找方法，或重新定义问题或寻求解决问题的方法。这种问题解决不是线性的，问题解决者可能跳来跳去，跨步或联合一些步骤。,.,20,图示激活,.,21,第二节问题解决过程与策略,一、问题解决过程在问题的初始状态和目标状态之间，存在一系列的问题空间。解决问题，就是采用一定的策略搜索这些问题空间，找出实现从初始状态到目标状态的步骤。问题解决过程可概括为四个步骤：问题表征选择算子应用算子评价当前状态,.,22,1、问题表征,即将任务领域转化为问题空间，实现对问题的表征和理解。它是一个主动的过程；人的知识经验影响问题空间的构成；问题空间是否适宜，对问题解决有直接影响。关键：找出相关信息，忽略无关细节例如：抽屉里有黑、白两种袜子，它们相互混合在一起，它们的个数比4比5。请问，你要取出多少袜子才能确保其中有两只是同颜色的？,.,23,在表征问题时，个体不但要理解问题中的每一个句子，而且要将每个句子所表达的意思综合起来，以达成对整个问题的准确理解。例如：一天清晨，小和尚从山脚出发到山顶的庙里去烧香，日落时到达山顶。第二天，小和尚烧了头香原路返回山脚。请问：山路中是否有一个地方是小和尚上下山同一时刻经过的？,.,24,问题表征阶段有两个主要的结局：第一，如果你对问题的表征，能使你联想起一个即时的顿悟式的解决方案，那你就能解决这一个问题了。第二种，如果并没有一个现存的图式能使你联想起一个即时的解答，你就得遵循寻求解答的路线。很明显，这条路径并不如前面那条途径有效，但有时，这是一条唯一的路。,.,25,2、选择算子,选择算子，它与策略密不可分算法策略启发法：类比思维法,.,26,3、应用算子,也称执行策略阶段，即实际运用所选定的算子来改变问题的起始状态或当前的状态，使之逐渐接近并达到目标状态。,.,27,4、评价当前状态,包括对算子和策略是否适宜、当前状态是否接近目标、问题是否已得到解决等作出评估。经过评估，可以更换算子和改变策略，甚至重新对问题进行表征。例如：有3个人一起下象棋，每人下了2盘，问总共下了几盘棋？,.,28,二、问题解决策略,算法策略启发法：手段-目的分析逆向反推法爬山法类比思维法,.,29,1.算法策略,含义：算法策略就是在问题空间中随机搜索所有可能的解决问题的方法，直至选择一种有效的方法解决问题。简言之，就是把问题解决的方法一一进行尝试，最终找到解决问题的答案，故又称尝试错误法。评价：能保证问题解决，但费时费力。举例：密码,.,30,2、启发法,含义:启发法就是人根据一定的经验，在问题空间内进行较少的搜索，以达到问题解决的一种方法。评价：不能保证问题解决的成功，但用此方法解决问题较省时省力。种类：手段-目的分析逆向搜索爬山法,.,31,手段-目的分析,将问题的目标状态分成若干子目标，通过实现一系列的子目标最终达到总目标。基本步骤：循环往复比较初始状态和目标状态，提出第一个子目标；找出完成第一个子目标的方法或操作；实现子目标；找出新的子目标。,.,32,.,33,.,34,传教士与野人过河问题三个传教士和三个野人想过一条河，他们只有每次仅能载两个人的一条船。如果岸上的任何一边留下的传教士少于野人，则野人会吃掉传教士。怎么样才能以最有效的方法将六个人都运送过去，而传教士又不被野人吃掉？,.,35,河内塔问题,.,36,逆向搜索,含义：逆向搜索就是从问题的目标状态开始搜索直至找到通往初始状态的通路或方法。应用：更适合于解决那些从初始状态到目标状态只有少数通路的问题，一些几何问题较适合采用此策略。例如：给定ABCD为一长方形，证明：ADCB。,.,37,.,38,爬山法,含义：类似于手段-目的分析法的一种解题策略。他是采用一定的方法逐步降低初始状态和目标状态的距离，以达到问题解决的一种方法。好比登山者，为了登上山峰，需要从山脚一步一步往上走一样。与手段-目的分析法不同之处是：他包括这样一种情况，即有时人们为了达到目的，不得不暂时扩大目标状态与初始状态的差异，以有利于达到最终目的。,.,39,3、类比思维,含义：当你面对某种问题情境时，你可以运用类比思维，先寻求与此有些相似的情境的解答。例如：当人们发明潜艇后，工